Однородный стержень длиной 1 м и массой 12 кг подвешен на расстоянии 20 см от одного из его концов. С какой силой будет давить стержень на руку, если, взявшись за короткий конец, удерживать его в горизонтальном положении?
от

1 Ответ

Дано:
- Длина стержня L = 1 м.
- Масса стержня m = 12 кг.
- Расстояние от короткого конца до точки подвешивания d = 20 см = 0.2 м.

Найти: силу F, с которой стержень давит на руку.

Решение:

1. Сначала найдем вес стержня:

W = m * g,
где g = 9.81 м/с² — ускорение свободного падения.

Подставим значения:

W = 12 * 9.81 = 117.72 Н.

2. Для того чтобы удерживать стержень в горизонтальном положении, необходимо учитывать условия равновесия. Рассмотрим моменты сил относительно точки подвешивания.

3. Положение центра масс однородного стержня находится в его середине, то есть на расстоянии L/2 = 1/2 = 0.5 м от одного конца. Однако, так как стержень подвешен на расстоянии 0.2 м от одного из концов, центр масс будет находиться на расстоянии:

r_cm = 0.2 + 0.5 = 0.7 м от короткого конца.

4. Найдем момент от веса стержня относительно точки подвешивания:

M_weight = W * (r_cm - d),
где r_cm - расстояние от края стержня до центра масс, d - расстояние от конца стержня до точки подвешивания.

Подставим значения:

M_weight = 117.72 * (0.7 - 0.2) = 117.72 * 0.5 = 58.86 Н·м.

5. Теперь найдем силу F, с которой стержень давит на руку. Эта сила будет создавать момент относительно той же точки подвешивания. Момент силы F будет равен:

M_F = F * d,
где d = 0.2 м.

6. Для равновесия моментов запишем уравнение:

M_weight = M_F,
то есть:

58.86 = F * 0.2.

7. Найдем силу F:

F = 58.86 / 0.2 = 294.3 Н.

Ответ: Стержень будет давить на руку с силой 294.3 Н.
от